Livet som astronaut på Den Internationale Rumstation ISS har mange fordele. Man har en fantastisk udsigt, og i den vægtløse tilstand behøver man ikke at bekymre sig om sin vægt.
Desuden kan man hygge sig ved tanken om, at man ikke vil være ældet lige så meget som alle os på Jorden, når man engang vender næsen hjemad.
Når han vender tilbage, vil Andreas Mogensen faktisk være en smule yngre end dem, der er født på nøjagtig samme tidspunkt som ham. Tiden går nemlig anderledes på ISS end på Jorden.
Et kvart millisekund yngre
Med sin specielle relativitetsteori fra 1905 fandt Albert Einstein ud af, at tiden går langsommere, når man bevæger sig hurtigt. Derfor rejser astronauterne på ISS både i rum og tid, når de farer rundt om Jorden med en hastighed på 27.600 km/t.
Regner man på det, finder man ud af, at Andreas Mogensen i løbet af sine knap 10 døgn i rummet ældes cirka et kvart millisekund – altså en fjerdedel af en tusindedel af et sekund – mindre end os andre, der må blive tilbage på Jorden. Der vil være gået en smule længere tid for os end for ham, når han lander.
Et kvart millisekund er dog ikke en forskel, der i praksis betyder noget som helst. Tidsforlængelsen er ganske beskeden, så længe man ikke kommer i nærheden af lysets hastighed.
Langsomt i forhold til lyset
Selvom det går hurtigt på ISS, bevæger astronauterne sig trods alt kun med 0,00256 procent af lysets hastighed på præcis 299.792.458 meter i sekundet.
Forestiller man sig, at astronauterne i stedet farede af sted i et ekstremt hurtigt rumskib, der fløj med 99 procent af lyset hastighed, ville der være gået syv gange så lang tid på Jorden som i rumskibet, når de vendte tilbage.
\ Fakta
Science fiction elsker tidsforskydninger Einsteins relativitetsteori er en gave til science fiction-forfattere, og ideen om tidsforskydning bruges for eksempel i filmen Interstellar. Her oplever hovedpersonen, at en time på en planet i kredsløb om et sort hul svarer til syv år på Jorden. Det kan man læse mere om i artiklen Går tiden i slowmotion på andre planeter?
Tyngdekraften er der stadig Man er ikke vægtløs på ISS, fordi der ikke er nogen tyngdekraft, men fordi rumstationen og alt i den er i frit fald mod Jorden. Når ISS aldrig rammer Jorden, er det fordi den har så meget fart på, at den i sit fald følger Jordens krumning.
Den kvikke læser vil så bemærke, at vi jo faktisk også bevæger os, når vi er på Jorden, idet den roterer, og vi snurrer med rundt. Det skal man da også tage hensyn til, hvis man vil beregne forskellen på tidens gang på Jorden og på ISS med stor præcision.
Accelerationerne gør forskellen
At tiden ikke går ens for alle, men afhænger af den relative hastighed mellem os, kan være svært at forstå. Men sådan er naturen nu engang indrettet, og rigtigheden af Einsteins ligninger er bekræftet i utallige eksperimenter.
Det rejser naturligvis nogle spørgsmål, for godt nok bevæger Andreas Mogensen sig hurtigt i forhold til os, men vi bevæger os jo lige så hurtigt i forhold til ham. Så hvordan kan det være, at det er hans ure, der går langsommere?
Det spørgsmål kaldes tvillingeparadokset, for ved første øjekast giver det ingen mening, at en astronaut kan være yngre end sin tvilling, når han vender tilbage, når nu de begge har bevæget sig i forhold til hinanden. Men paradokset går i opløsning, når man indser, at der er forskel på tvillingernes rejse. Den rumrejsende tvilling bliver nemlig udsat for accelerationer undervejs, og det gør hele forskellen i beregningerne.
Jordens masse ændrer også tiden
Nu er det imidlertid ikke kun hastigheden, der påvirker tiden. Positionen i Jordens tyngdefelt spiller også en rolle. Med den almene relativitetsteori fra 1915 beskrev Einstein, hvordan et objekt som for eksempel Jorden får rumtiden til at krumme, så både rum og tid ændres omkring den.
Det er faktisk sådan, man kan forstå tyngdekraften – som en krumning af rumtiden.
Når man befinder sig tæt på et tungt objekt, er krumningen stor, og tiden går langsommere, end for dem der er længere væk. Det betyder også, at tiden går langsommere for os på Jorden, end den gør for astronauterne på ISS – simpelthen fordi de er længere ude i Jordens tyngdefelt.
Det vil altså sige, at i forhold til vores tid går astronauternes tid langsommere, fordi de har fart på, men hurtigere, fordi tyngdekraften fra Jorden er lidt svagere – rumtiden krummer lidt mindre ude hos dem.
Der er to modsatrettede relativistiske effekter på spil, men for Andreas Mogensen er det primært effekten af den højere hastighed, der spiller en rolle. Derfor går tiden langsommere for ham end for os.
GPS kræver kendskab til relativitetsteori
Hvis rumstationen kredsede rundt længere væk fra Jorden, ville tingene se anderledes ud. Så ville den have mindre fart på og befinde sig i et svagere tyngdefelt.
Hvis ISS for eksempel kredsede rundt oppe blandt GPS-satellitterne i en højde af cirka 20.000 kilometer, ville den almenrelativistiske effekt betyde mest, og så ville tiden gå hurtigere for astronauterne end for os. De ville være ældet 38 milliontedele af et sekund mere end os andre, når de kom ned, for hver dag de havde været oppe.
Denne tidsforskel er der taget højde for i udviklingen af GPS-systemet. Havde man ikke indregnet de relativistiske effekter, ville GPS’en ikke vise den rigtige position. Man kan derfor sige, at GPS-systemet beviser, at Einstein havde ret.
I den rette højde går urene ens
Når nu den specialrelativistiske og den almenrelativistiske effekt hiver i hver sin retning, findes der er en højde, hvor tiden faktisk går præcis som på Jorden. Er man 3.174 kilometer over Jordens overflade i sit kredsløb, går rumstationens og Jordens ure lige hurtigt.
Men for Andreas Mogensen går tiden altså lidt langsommere end for os andre, og han er ældet et kvart millisekund mindre end os, når turen er slut.
Andreas Mogensen er ikke blot den første dansker i rummet – han er også den dansker, der vil have foretaget den længste rejse i tiden.
